Desenmascarando identidades secretas 

Israel Bonilla-Landa, José Luis Olivares-Romero

Artículo publicado en el Portal Comunicación Veracruzana el día 03 de noviembre 2021

La diversidad estructural de las moléculas es fascinante, su complejidad y sus posibles aplicaciones ha llamado la atención de los químicos para conocer más sobre ellas, sin embargo, muy pocos se preguntan cómo es que se llega a la estructura de una molécula, si en principio no las podemos ver, en este artículo se explica qué técnicas se utilizan para conocer la estructura molecular y algunas características.

Palabras clave: moléculas, estructura, espectro electromagnético.

A lo largo de nuestra formación académica tomamos clases como biología, química y física que nos enseñaron que la materia se constituye por electrones, protones y neutrones que son las “partículas primordiales” del átomo y, éstos a su vez forman los elementos fundamentales como el carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre y fósforo. También es común que se nos enseñaran los elementos para que la vida exista, siendo estos el carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo, que son constituyentes de moléculas orgánicas complejas e importantes como los carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos, pero ¿alguna vez te has preguntado cómo se llega a la estructura química de esas moléculas?, desde luego esto no es una tarea trivial. El primer reto para conocer la estructura de una molécula es tenerla de forma pura o aislada del resto del material biológico. Históricamente, las primeras moléculas orgánicas pudieron haber sido aisladas antes de que el término “química” fuera acuñado, sin embargo, su estructura nunca fue planteada hasta muchos años después. 

Fig 1. Degradación de (S)-hesperidina a ácido (S)-málico, en éste caso a partir del ácido málico obtenido se pudo establecer de

manera correcta la estructura de la hesperidina.

 

La dificultad de poder establecer la estructura de una molécula recae en que éstas no las podemos ver de forma directa, sin embargo, lo hacemos de forma indirecta aprovechándonos de sus propiedades físicas y químicas, dichas características fueron importantes para los químicos de entre 1930 y 1950 ya que los principales métodos para conocer la arquitectura molecular eran químicos, ¿a qué me refiero?, los métodos utilizados eran degradativos o de derivatización, que utilizaban todo el conocimiento disponible del área hasta el momento. Lo que se hacía, era convertir la molécula desconocida en algo conocido a través de transformaciones bien planeadas, al final, se comparaban las propiedades del producto con lo ya reportado en la literatura, así se estableció la estructura de muchas moléculas en su momento (Figura 1).

A mediados de 1960 y con ayuda de la tecnología que permitió el desarrollo de técnicas nuevas, denominadas espectroscópicas y espectrométricas es que se “facilitó” el proponer la estructura de nuevas moléculas; las primeras aprovechan la interacción de las moléculas con el espectro electromagnético, siendo este todas las longitudes de onda de la radiación  (Figura 2), por su parte las segundas no hacen uso del espectro electromagnético, sino que son aquellas que miden el peso de una molécula con base a su composición elemental. En estos tiempos el uso del término “elucidación estructural” que se refiere al uso de estos nuevos métodos para establecer la estructura de una molécula se hizo más común.

Fig 2. Esquema del espectro electromagnético y su interacción con la materia.

 

Algo de suma importancia es que no todas las técnicas espectroscópicas funcionan para todas las moléculas, cada una tiene sus ventajas y desventajas y dependiendo de la información que necesitemos tener, será la técnica que tendremos que utilizar, a continuación, describo de forma muy general algunas características de las técnicas espectroscópicas más comunes:

  1. La espectroscopía de ultravioleta y ultravioleta visible (UV) generalmente funciona para moléculas muy coloridas, es por ello que podemos ver las hojas verdes de los árboles, debido a su alto contenido en clorofila o flores de muchos colores como rojas, azules, moradas, por su contenido en compuestos polifenólicos o terpénicos, esté tipo de moléculas contienen pequeños fragmentos denominados cromóforos que permiten absorber radiación electromagnética en el ultravioleta visible, generalmente este tipo de técnica es el que ofrece información más ambigua ya que es altamente sensible pero con muy poca resolución.
  2. Por su parte la espectroscopía infrarroja aprovecha el movimiento de los enlaces de las moléculas y su geometría, también se caracteriza por interactuar con los grupos funcionales de una molécula, por lo que nos dirá si está presente un alcohol, una cetona, una amina etcétera. Presenta casi la misma sensibilidad que el UV pero brinda un poco más de resolución.
  3. La resonancia magnética nuclear aprovecha la radiación por ondas de radio, tal vez, sea más conocida la resonancia magnética aplicada a medicina, pero ambas tienen el mismo principio, sin embargo, la resonancia es una técnica muy específica para la elucidación estructural ya que, a diferencia de las dos técnicas anteriores, esta proporciona muchos detalles a nivel estructural, es posible visualizar  casi todos los elementos de la tabla periódica, además de dar información valiosa sobre el movimiento molecular, su arreglo tridimensional, qué grupos funcionales pueden estar presentes, sin embargo, su principal desventaja es que requiere cantidades grandes de muestra, pero lo compensa con la alta resolución que ofrece y la amplia variedad de experimentos. 
  4. Finalmente, los rayos X, que también son conocidos más en medicina, abrieron un campo importante en la confirmación de identidades moleculares, el hito más grande fue cuando se utilizaron para develar la estructura de doble hélice del ADN. De todas las técnicas mencionadas, los rayos X utilizan la radiación más peligrosa o más energética, este tipo de técnica mide las distancias entre los átomos, dando casi una fotografía de la molécula analizada, la desventaja más grande de este tipo de técnica es que requiere que las moléculas a analizar deben de ser cristales o poseer una estructura cristalina.

Por otro lado, la espectrometría de masas que es la única que no utiliza las propiedades del espectro electromagnético, sin embargo, proporciona la masa de la molécula a trabajar y su composición elemental. En dicha técnica se bombardea a la molécula de interés con un haz de electrones lo que genera que la muestra sea analizada en un detector (Figura 3).

 

Fig 3.  A) Espectrofotómetro de ultravioleta, B) Espectrofotómetro de infrarrojo, C) Resonancia magnética nuclear, D) Equipo de difracción

de rayos X, E) Espectrómetro de masas. Todos los quipos excepto el equipo de rayos X, se encuentran instalados en el Instituto de Ecología

 

Es necesario comentar que todas las herramientas mencionadas anteriormente son complementarias, ya que al día de hoy resulta casi imposible llegar a la estructura de una molécula utilizando solo una técnica, ya que, si bien, los resultados son construidos por equipos muy sofisticados, la interpretación recae en el analista y, este junto con su equipo de trabajo son los encargados de proponer una estructura para una molécula nueva. 

Finalmente me gustaría comentar que en el Instituto de Ecología A. C. tenemos todas esas tecnologías que se mencionaron y todas ellas son el resultado de una inversión millonaria del gobierno federal al instituto, también que contamos con gente altamente especializada para manejarlos y que por supuesto las puertas están abiertas para cualquier persona interesada en conocer los equipos.

 

Créditos de Figuras

Figura 1: crédito a los autores 

Figura 2: https://www.astrofisicayfisica.com/2012/06/que-es-el-espectro-electromagnetico.html

Figura 3: crédito de los autores, fotografías tomadas en el Instituto de Ecología.

 

 

 

27 Jun 2022 08:35
¿Qué nos dicen los ácidos grasos del tejido adiposo de las ballenas jorobadas?

¿Qué nos dicen los ácidos grasos del tejido adiposo de las ballenas jorobadas? Janet Nolasco Soto1 y Luis Medrano González2

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana [ ... ]

Leer más...
23 Jun 2022 08:12
La transformación del paisaje cafetalero del centro de Veracruz

La transformación del paisaje cafetalero del centro de Veracruz Carlos Alberto López Arcadia y Martha Bonilla Moheno

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 23 [ ... ]

Leer más...
22 Jun 2022 07:13
¿Se pueden diferenciar los hongos comestibles de los venenosos?

¿Se pueden diferenciar los hongos comestibles de los venenosos? Gerardo Mata y Dulce Salmones

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 22 de junio 2022

Distinguir [ ... ]

Leer más...
21 Jun 2022 08:04
Abejas en las ciudades: Importancia y conservación

Abejas en las ciudades: Importancia y conservación Gerardo Quintos Andrade; Jorge E. Valenzuela González; Fernando Nicolalde Morejón

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana [ ... ]

Leer más...
20 Jun 2022 07:55
El uso (y abuso) de la categoría de subespecie

El uso (y abuso) de la categoría de subespecie  Octavio Rojas Soto, Alejandra Galindo Cruz y Claudio Mota Vargas

 

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 20 de [ ... ]

Leer más...
16 Jun 2022 07:18
MAPIMI, un Observatorio Participativo Sociecológico (OPSE) con interés multidimensional

MAPIMI, un Observatorio Participativo Sociecológico (OPSE) con interés multidimensional Víctor Manuel Reyes Gómez y Elisabeth Huber-Sannwald

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación [ ... ]

Leer más...
15 Jun 2022 08:54
Chayote: alimento mesoamericano benéfico para la salud humana

Chayote: alimento mesoamericano benéfico para la salud humana Erika Valencia-Mejía, Juan L. Monribot-Villanueva, José A. Guerrero-Analco 

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación [ ... ]

Leer más...
14 Jun 2022 07:58
Polinizadores incógnitos: Las moscas

Polinizadores incógnitos: Las moscas Sergio Ibáñez-Bernal y María Teresa Suárez-Landa

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 14 de junio 2022

Los insectos [ ... ]

Leer más...
13 Jun 2022 08:01
Cómo rehabilitar a tu dragón

Cómo rehabilitar a tu dragón Sergio Albino1 y Edna Diaz2

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 03 de junio 2022

La película que todos conocemos “Cómo entrenar [ ... ]

Leer más...
09 Jun 2022 09:58
Macro…¿qué? Una visión panorámica para entender la diversidad biológica

Macro…¿qué? Una visión panorámica para entender la diversidad biológica Fabricio Villalobos

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 09 de junio 2022

La vida [ ... ]

Leer más...
08 Jun 2022 07:18
La hierbabuena y sus parientes en el jardín

  La hierbabuena y sus parientes en el jardín Brenda Yudith Bedolla García y Luis Rey Flores Pérez

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 08 de junio 2022

Las [ ... ]

Leer más...
07 Jun 2022 07:52
La rata nopalera un roedor sui generis

  La rata nopalera un roedor sui generis   Alberto González-Romero y Perla D. Ventura-Rojas

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 07 de junio 2022

En este [ ... ]

Leer más...
06 Jun 2022 07:15
Qué SÍ es y que NO es “ciencia”

Qué SÍ es y que NO es “ciencia” Rogelio Macías Ordoñez 

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 06 de junio 2022

La “ciencia” no asegura nada, descubre [ ... ]

Leer más...
02 Jun 2022 05:51
Nueve datos curiosos que no sabías de química

Nueve datos curiosos que no sabías de química José Luis Olivares Romero, Israel Bonilla Landa, Liliette Barcelona Cazanave

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana [ ... ]

Leer más...
01 Jun 2022 07:43
El suelo: historias bajo las raíces de los manglares

El suelo: historias bajo las raíces de los manglares Ana Laura Lara-Domínguez, Ma. Del Carmen Martínez García, Eduardo Sáinz Hernández, Víctor Manuel Vásquez Reyes

Artículo publicado en la [ ... ]

Leer más...
31 May 2022 06:21
Las 8 inesperadas formas en las que los anfibios son importantes

Las 8 inesperadas formas en las que los anfibios son importantes Adriana Sandoval Comte y Juan M. Díaz García 

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 31 de mayo [ ... ]

Leer más...
30 May 2022 07:10
Agua contaminada y fitotecnologías

Agua contaminada y fitotecnologías Eugenia J. Olguín

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 30 de mayo 2022

Las fitotecnologías son “Soluciones Basadas en [ ... ]

Leer más...
26 May 2022 07:36
La erosión del suelo y sus repercusiones

La erosión del suelo y sus repercusiones César Augusto Gallo Gómez, Alexandro Medina Chena, Óscar Muñoz Jiménez y Rafael Villegas Patraca

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación [ ... ]

Leer más...
25 May 2022 07:42
Percepciones sobre la gestión de los árboles urbanos, aliados contra las altas temperaturas en Xalapa

Percepciones sobre la gestión de los árboles urbanos, aliados contra las altas temperaturas en Xalapa Nadia Olinka Gómez Luna y Orlik Gómez García

Artículo publicado en la Crónica y el Portal [ ... ]

Leer más...
24 May 2022 08:21
Desmitificando el tema: Curiosidades evolutivas del pene en primates y similitudes con el hombre

Desmitificando el tema: Curiosidades evolutivas del pene en primates y similitudes con el hombre Juan Carlos Serio Silva 

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el [ ... ]

Leer más...
23 May 2022 08:14
Brotes de bambú, un nuevo alimento para México

Brotes de bambú, un nuevo alimento para México Ma. Teresa Mejia-Saulés y Mauricio Mora Tello 

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 23 de mayo 2022

Los brotes [ ... ]

Leer más...
20 May 2022 05:46
Día Mundial de las Abejas

Mayo 20 - Día Mundial de las Abejas Paola A. Gonzales Vanegas y Carlos A. Cultid-Medina

Esta semana es momento de conmemorar a unos pequeños seres que son de gran importancia para nuestra seguridad [ ... ]

Leer más...
19 May 2022 08:01
Lombrices de tierra…¿de colores?

Lombrices de tierra…¿de colores? Carlos Fragoso

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 19 de mayo 2022

Las lombrices de tierra presentan colores que la mayoría [ ... ]

Leer más...
18 May 2022 08:11
Hongos: materia prima para la medicina

Hongos: materia prima para la medicina David Ramos, Leticia Montoya, Victor M. Bandala y Antero Ramos

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 18 de mayo 2022

Los [ ... ]

Leer más...
17 May 2022 06:37
La marchitez de los cultivos causada por los hongos Fusarium

La marchitez de los cultivos causada por los hongos Fusarium Gloria Carrión y Damaris Desgarennes 

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 17 de mayo 2022

Las [ ... ]

Leer más...
16 May 2022 09:44
Conservando la biodiversidad amenazada mediante áreas protegidas comunitarias y privadas

 

Conservando la biodiversidad amenazada mediante áreas protegidas comunitarias y privadas Paulina García Bañuelos y Eduardo O. Pineda Arredondo

Artículo publicado en la Crónica y el Portal [ ... ]

Leer más...
13 May 2022 07:47
El maíz nativo de Coacoatzintla, Veracruz

El maíz nativo de Coacoatzintla, Veracruz Rosa María González Amaro, Héctor Armando Contreras Hernández y Carlos Isaías Flores Romero

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación [ ... ]

Leer más...
12 May 2022 07:09
Escarabajos, diversidad funcional e importancia

Escarabajos, diversidad funcional e importancia Cuauhtémoc Deloya y José F. Dzul Cauich

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 12 de mayo 2022

Conocer la historia [ ... ]

Leer más...
11 May 2022 07:23
Los colores del mar: mareas rojas, bioluminiscencia y dinoflagelados

Los colores del mar: mareas rojas, bioluminiscencia y dinoflagelados Bertha Pérez Hernández y Tobías Portillo Bobadilla

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el [ ... ]

Leer más...
09 May 2022 12:50
Las aves y los glucocorticoides

Las aves y los glucocorticoides Carolina Valdespino y Luis Morales Cid

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 09 de mayo 2022

Sin duda, las aves forman uno de [ ... ]

Leer más...
06 May 2022 03:54
El chinine, un aguacate silvestre nativo de México

El chinine, un aguacate silvestre nativo de México José de Jesús Pale Pale y Francisco G. Lorea-Hernández  

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 02 de mayo [ ... ]

Leer más...
06 May 2022 03:48
¿Qué entendemos por hábitat y qué importancia tiene para la fauna?

¿Qué entendemos por hábitat y qué importancia tiene para la fauna? Sonia Gallina

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 06 de mayo 2022

El hábitat puede ser [ ... ]

Leer más...
04 May 2022 08:28
Cuando los lazos más débiles en reñida son los más fuertes

Cuando los lazos más débiles en reñida son los más fuertes Israel Bonilla-Landa, Alfonso Reyes-Luna y José Luis Olivares-Romero

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana [ ... ]

Leer más...
03 May 2022 07:23
Nuestro fósforo de cada día

Nuestro fósforo de cada día Karla Tapia Fierro, Beatriz E. Marín Castro, Sandra Rocha

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 03 de mayo 2022

El fósforo es [ ... ]

Leer más...
28 Abr 2022 08:03
Jardín etnobiológico en el Jardín Botánico Fco. J. Clavijero

 

Jardín etnobiológico en el Jardín Botánico Fco. J. Clavijero Andrew P. Vovides, Milton H. Díaz-Toribio, Victoria Sosa

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana [ ... ]

Leer más...
27 Abr 2022 11:19
Ciencia del diseño

Ciencia del diseño Guillermo López Escalera Argueta

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 27 de abril 2022

El ser humano desde el inicio ha tenido la necesidad [ ... ]

Leer más...
26 Abr 2022 10:34
De carnívoro a carnívoro: interacciones de mamíferos del orden Carnívora

De carnívoro a carnívoro: interacciones de mamíferos del orden Carnívora Gabriel Andrade-Ponce y Salvador Mandujano

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 26 [ ... ]

Leer más...
25 Abr 2022 10:29
El éxito de los escarabajos estercoleros exóticos

El éxito de los escarabajos estercoleros exóticos Andrea Esquivel Román, Daniel González Tokman y Wesley Dáttilo

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 25 de [ ... ]

Leer más...
22 Abr 2022 08:13
Naucóridos: chinches del agua

Naucóridos: chinches del agua Daniel Reynoso-Velasco y Rodolfo Novelo-Gutiérrez

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 14 de abril 2022

Los naucóridos son insectos [ ... ]

Leer más...
21 Abr 2022 08:38
¿Escasez de arena? Una mirada a la otra cara de nuestro planeta

¿Escasez de arena? Una mirada a la otra cara de nuestro planeta Miguel Equihua Zamora y Griselda Benítez Badillo

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 21 de [ ... ]

Leer más...
Artículos anteriores